CN114857004A - 具有以多个体积比的油喷射的螺杆式压缩机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种螺杆式压缩机系统，其具有压缩机壳体，该压缩机壳体具有可旋转地支承在压缩室内的一对螺杆转子。润滑剂以第一体积比和大于第一体积比的第二体积比喷射到压缩室中，以增加螺杆转子和压缩机壳体中的转子开孔之间的密封和润滑，并且以增加从压缩室中的压缩的工作流体的热传递。

Description

具有以多个体积比的油喷射的螺杆式压缩机

本申请为于2018年9月28日申请的、申请号为201811142874.5、发明名称为“具有以多个体积比的油喷射的螺杆式压缩机”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本申请大体上涉及工业空气压缩机系统，并且更具体而言但非排他地涉及具有在压缩室内以多个体积比的油喷射的旋转螺杆式压缩机。

背景技术

工业压缩机系统构造成产生加压流体，如压缩空气等。接触式冷却螺杆式压缩机包括油喷射，以冷却和密封压缩室的部分。一些现有系统具有关于某些应用的各种缺点、缺陷以及劣势。因此，仍存在对该技术领域中的另外的贡献的需要。

发明内容

本申请的一个实施例为一种压缩机系统，其具有以多个体积比的油喷射。其它实施例包括设备、系统、装置、硬件、方法，以及沿着流动路径在各个地点处冷却和密封压缩室的方法的组合。本申请的另外的实施例、形式、特征、方面、益处以及优点将从描述和关于该描述提供的附图变得显而易见。

附图说明

图1为根据本公开的一个实施例的压缩机系统的透视图；

图2为根据本公开的实施例的压缩机壳体的透视图；

图3为部分剖开以示出关于阴转子的润滑剂喷射地点的、图2的压缩机壳体的部分的透视图；

图4为部分剖开以示出关于阳转子的润滑剂喷射地点的、图2的压缩机壳体的部分的透视图；以及

图5为图2的压缩机壳体的部分的透视图，其中移除转子，以示出用于以不同体积比的润滑剂喷射端口的排放孔口的示例性地点。

具体实施方式

为了促进本发明的原理的理解，现在将参照附图中示出的实施例，并且特定语言将用于描述该实施例。然而，将理解的是，不由此意图限制本发明的范围。设想描述的实施例中的任何改变和进一步修改，以及如本文中描述的本发明的原理的任何进一步应用，如本发明所涉及的领域的技术人员通常将想到的。

工业压缩机系统构造成以期望的温度、压力和质量流率提供大量的压缩流体。一些压缩机系统包括流体对流体热交换器，以控制系统内各个阶段处的压缩流体的温度。用语“流体”应当理解成包括如本文中公开的压缩机系统中使用的任何气体或液体介质。在一个方面中，流体可包括空气和油的混合物，并且可在分离罐中分离成单独的成分。应当理解的是，在用语“空气”在说明书或权利要求中使用时，在可压缩流体的广义定义之下包括其它工作流体。此外，在用语“油”或“润滑剂”在说明书或权利要求书中使用时，应当理解的是，本文中设想任何润滑流体(无论是基于碳的还是本质上合成的)。

在螺杆式压缩机中，压缩室可按体积比限定在任何地点处。体积比为相对于压缩开始时的压缩袋中的体积的、限定地点处的压缩袋的体积。最大体积比正好在从压缩室排放之前在压缩袋中出现。例如，在其中入口体积仅由啮合的阳螺杆转子和阴螺杆转子从入口端口封闭的压缩室中的地点处，体积比为1.0。压缩袋在螺旋阳转子和螺旋阴转子的凸角啮合并且从压缩室的一个端部处的入口端口和压缩室的另一端部处的排放端口两者封闭袋时，形成。压缩室内的体积比将在压缩袋的体积减小时增大。体积比将继续增大，直到压缩机袋开向压缩室下游的排放区域。最大体积比正好在压缩袋通向压缩室下游的排放区域之前出现。经由实例，如果螺杆式压缩机设计成将可压缩流体压缩成为入口体积1/5的体积，则最大体积比为5.0。

本公开涉及在压缩室内在多个位置处或以多个体积比喷射润滑剂。润滑剂可以以低体积比在压缩过程的早期喷射，以润滑阳螺杆转子表面、阴螺杆转子表面，以及邻近转子表面的压缩机壳体表面。润滑剂还向间隙区域提供密封，该间隙区域包括阳转子与阴转子之间以及转子末端与压缩机壳体的转子开孔之间的螺旋末端表面的啮合线。润滑剂可以以较高的体积比在压缩过程的后期喷射，以在至少一些压缩出现在压缩室中之后，降低可压缩工作流体的温度。虽然示例性实施例公开以两个相异体积比的润滑剂喷射，但应当理解的是，润滑剂喷射可在某些压缩机系统中以三个或更多个不同或相异的体积比来利用，以进一步冷却压缩的工作流体。以较高体积比的润滑剂喷射由于压缩的热而增加热传递并且因此降低工作流体的温度，由此提高压缩机的操作效率。

现在参照图1，其中示出示例性压缩机系统10。压缩机系统10包括主原动源20，如电动机、内燃机或流体驱动涡轮等。压缩机系统10可包括压缩机30，其可包括多级压缩。压缩机30可包括螺杆转子，其能够操作以压缩工作流体，如空气和油蒸汽等。

结构基部12构造成将压缩机系统10的至少部分支承在支承表面13(如地板或地面)上。从压缩机30排放的压缩工作流体的部分可通过一个或更多个导管40运送至槽或分离器罐50，用于分离流体成分(如空气和油等)。在一些实施例中，一个或更多个冷却器60可与系统10可操作地联接，用于将工作流体冷却至期望的温度。一个或更多个冷却器60可将工作流体(如压缩空气或油)冷却至期望的温度。压缩机系统10还可包括控制器100，其能够操作用于控制主动力源20以及压缩机30与中间冷却器60之间的各种装设阀门和流体控制机构(未示出)，如放空(blow down)阀90。

分离器罐50可包括定位在其顶部部分53近侧的盖子52。密封件54可定位在盖子52与分离器罐50之间，以便提供盖子52与分离器罐50之间的不透流体连接。各种机械器件，如螺纹紧固件(未示出)等可用于将盖子52装固于分离器罐50。放空导管80可从分离器罐50延伸至放空阀90。放空阀90能够操作用于在压缩机30被卸载并且不将压缩空气供应至端部负载时，减小分离器罐50中的压力。空气供应导管82可以可操作地联接于分离器罐50，以便将压缩空气输送至单独的储罐(未示出)或至用于工业用途的端部负载，如本领域技术人员将知道的。油供应导管70可从分离器罐50延伸至压缩机30，以将从分离器罐50中的工作流体分离的油供应至压缩机30。一个或更多个过滤器81可在某些实施例中用于从油过滤颗粒和/或使污染物(如水等)与压缩机系统10中的工作流体分离。

现在参照图2，其中示出示例性压缩机壳体110的透视截面视图。压缩机壳体110构造成可旋转地支承阳螺杆转子112和啮合的阴螺杆转子114。入口116形成在压缩机壳体110的壁中，以容许可压缩流体抽吸到压缩室118中，压缩室118分别形成在压缩机壳体110与阳螺杆转子112和阴螺杆转子114之间。压缩机壳体110在入口端口116近侧的第一端部113与排放端口140近侧的第二端部115之间延伸(见图3和图4)。压缩机壳体110可包括从主要入口端口121延伸的润滑剂通道120，主要入口端口121连接于润滑剂供应罐(未示出)。在一种形式中，润滑剂通道120可横跨压缩机壳体110侧向地延伸经过阳螺杆转子112和阴螺杆转子114。在其它形式中，压缩机壳体110可包括附加的润滑剂通道或路径，其与润滑剂通道120和/或直接与主要润滑剂供应罐分离或流体连通。包括润滑剂喷射端口的多个润滑剂喷射器与润滑剂通道120流体连通，并且可用于将润滑剂引导到压缩室118中。在示例性实施例中，第一润滑剂喷射端口122和第二润滑剂喷射端口124从润滑剂通道120延伸，然而，在备选的实施例中，多于两个润滑剂喷射端口可放置成与润滑剂通道120流体连通。喷射端口122,124限定从润滑剂通道120到压缩室中的通路。在其它实施例中，附加的润滑剂通道可定位在压缩机壳体110的壁内的各个地点。

第一润滑剂喷射端口122定位成以便将润滑剂流喷射到压缩室118中，并且在压缩机壳体110的第二端部115近侧以相对高的体积比冲击阴转子114。第二润滑剂喷射端口124定位成以便将润滑剂流喷射到同一压缩室118中，并且在压缩机壳体110的第二端部115近侧以相对高的体积比冲击阳转子112。在一些实施例中，第一润滑剂喷射端口122和第二润滑剂喷射端口124可将润滑剂以近似相同的体积比喷射到压缩室118中。在一些实施例中，喷射端口122,124以及其它喷射端口可确定大小成将近似相同的质量流率的润滑剂提供到压缩室118中。在备选的实施例中，喷射端口122,124以及其它喷射端口可形成有不同的流动区，并且由此以不同的质量流率喷射润滑剂。

第一垂直通路123可在阴转子114近侧在压缩机壳体110的壁中从润滑剂通道120延伸，并且第二垂直通路125可在阳转子114近侧在压缩机壳体110的壁中从润滑剂通道120延伸。虽然用语“垂直”用于描述通路123,125，但应当理解的是，通路可从润滑剂通道120以任何方向延伸，并且不必沿绝对垂直方向延伸。第一垂直通路123和第二垂直通路125操作成将润滑剂引导至压缩机壳体110内的其它地点。

现在参照图3和图4，压缩机壳体110部分剖开，以分别示出阴转子114和阳转子112的截面部分。压缩机壳体110可包括连接于其第二端部115的轴承壳体130。第一轴承组件132和第二轴承组件134位于压缩机壳体110的任一端部处，以分别可旋转地支承阴转子轴136和阳转子轴138。

第一轴向润滑剂通道150(图3)与第一垂直通路123(见图2)流体连通，并且在第一端部151与第二端部153之间沿着压缩机壳体110的纵向长度延伸。第一轴向润滑剂通道150的第一端部151位于压缩室118的排放端部近侧。以比第一端部151低的体积比的第一轴向润滑剂通道150的第二端部153位于压缩室118的上游地点处。第三润滑剂喷射端口152与第一轴向润滑剂通道150流体连通。第三润滑剂喷射端口152从第一轴向润滑剂通道150的第二端部153延伸至压缩室118。第三润滑剂喷射端口152将润滑剂喷射到压缩室118中，使得润滑剂流的部分以比第一润滑剂喷射端口122或第二润滑剂喷射端口124中的任一个低的体积比冲击阴螺杆转子114。

第二轴向润滑剂通道154(图4)与第二垂直通路125(见图2)流体连通，并且在第一端部155与第二端部157之间沿着压缩机壳体110的纵向长度延伸。第二轴向润滑剂通道154的第一端部155位于压缩室118的排放端部近侧。以比第一端部155低的体积比的第二轴向润滑剂通道154的第二端部157位于压缩室118的上游地点处。第四润滑剂喷射端口156与第二轴向润滑剂通道154流体连通。第四润滑剂喷射端口156从第二轴向润滑剂通道154的第二端部157延伸至压缩室118。

第四润滑剂喷射端口156将润滑剂喷射到压缩室118中，使得润滑剂流的部分以比第一润滑剂喷射端口122或第二润滑剂喷射端口124中的任一个低的体积比冲击阳螺杆转子112。以该方式，润滑剂可以以多种不同的体积比喷射到压缩室118中，以提供期望的润滑、密封和冷却手段。

现在参照图5，示出压缩机壳体110的透视端视图，其中为了清楚而移除阳转子112和阴转子114。压缩室118的内开孔119示出四个排放孔口158,160,162和164的地点，四个排放孔口158,160,162和164从对应的喷射端口122,124,152和156(见图2-4)延伸穿过压缩室118的内开孔119。排放孔口158,160,162和164在内开孔119内的相对位置本质上为示例性的，以示出润滑剂喷射可以以不同的体积比定位。应当注意的是，每个排放孔口158,160,162和164的地点可在其它实施例中变化。

在一个方面中，本公开包括压缩机，该压缩机包括：压缩机壳体；压缩室，其在壳体的第一端部和第二端部之间延伸；入口端口，其在压缩室上游；排放端口，其在压缩室下游；阳螺杆转子和阴螺杆转子，它们在压缩室内可旋转地啮合在一起，螺杆转子能够操作用于压缩工作流体；压缩袋，其由从入口端口和排放端口密封的压缩室中的区域限定；体积比，其限定在压缩袋内，体积比在压缩室的第一端部近侧的进入区域处的1.0与压缩室的第二端部近侧的离开区域处的设计最大体积比之间变化；第一润滑剂喷射器，其构造成以第一体积比将润滑剂喷射到压缩室中；以及第二润滑剂喷射器，其构造成以第二体积比将润滑剂喷射到压缩室中，其中第二体积比大于第一体积比。

在改进方面中，本公开包括压缩机系统，该压缩机系统还包括第三润滑剂喷射器，其构造成以与第一体积比和第二体积比不同的第三体积比将润滑剂喷射到压缩室中；第一喷射端口和第二喷射端口，它们以第一体积比和第二体积比中的每个延伸穿过壳体；其中第一喷射端口定位成邻近阳螺杆转子或阴螺杆转子中的一个，并且第二喷射端口定位成邻近阳螺杆转子或阴螺杆转子中的另一个；其中喷射的润滑剂冲击到阳螺杆转子和阴螺杆转子中的一个或两者上，并且与压缩室中的压缩工作流体混合；其中壳体包括横跨壳体的宽度延伸的主要润滑剂通道；其中主要润滑剂通道定位在邻近排放端口的壳体的第二端部近侧；主要润滑剂入口端口，其连接于主要润滑剂通道，主要润滑剂入口端口与润滑剂源流体连通；第一轴向润滑剂通道和第二轴向润滑剂通道，它们与主要润滑剂通道流体连通；一个或更多个润滑剂喷射器端口，其分别从第一轴向润滑剂路径和第二轴向润滑剂路径中的每个延伸；以及连接通路，其在第一轴向润滑剂通道和第二轴向润滑剂通道中的每个与主要润滑剂通道之间延伸。

在另一方面中，本公开包括压缩机，该压缩机包括：压缩机壳体；压缩室，其在壳体的第一端部和第二端部之间延伸；入口端口，其在压缩室上游；排放端口，其在压缩室下游；阳螺杆转子和阴螺杆转子，它们在压缩室内可旋转地啮合在一起，螺杆转子能够操作用于压缩工作流体；压缩袋，其由从入口端口和排放端口密封的压缩室中的区域限定；第一润滑剂喷射器端口，其构造成将润滑剂以第一体积比喷射到压缩室中；以及第二润滑剂喷射器端口，其构造成将润滑剂以第二体积比喷射到压缩室中，其中第二体积比大于第一体积比。

在改进方面中，本公开包括螺杆式压缩机，该螺杆式压缩机还包括：第三润滑剂喷射器端口，其构造成将润滑剂以第一体积比喷射到压缩室中；和第四润滑剂喷射器端口，其构造成将润滑剂以第二体积比喷射到压缩室中；其中来自第一润滑剂喷射器端口和第二润滑剂喷射器端口的润滑剂分别冲击阳螺杆转子和阴螺杆转子，并且与压缩袋中的压缩工作流体混合；其中来自第三润滑剂喷射器端口和第四润滑剂喷射器端口的润滑剂分别冲击阳螺杆转子和阴螺杆转子中的另一个，并且与压缩袋中的压缩工作流体混合；还包括主要润滑剂通道，其横跨压缩机壳体的一个端部延伸；其中第一喷射器端口和第三喷射器端口直接从主要润滑剂通道延伸；还包括第一轴向润滑剂通道和第二轴向润滑剂通道，它们从主要润滑剂通道延伸；并且其中第二喷射器端口和第四喷射器端口分别从第一轴向润滑剂通道和第二轴向润滑剂通道的远端端部延伸。

在另一方面中，本公开包括方法，其包括压缩室中的工作流体，该压缩室具有啮合的一对阳螺杆转子和阴螺杆转子；将润滑剂以第一体积比喷射到压缩室中；以及将润滑剂以第二体积比喷射到压缩室中，第二体积比大于第一体积比。

在改进方面中，本公开包括方法，其还包括在压缩室中将润滑剂以第一体积比和第二体积比中的每个冲击到阳螺杆转子和阴螺杆转子上；以及在压缩室中使润滑剂以第一体积比和第二体积比中的每个与工作流体混合。

虽然本发明在附图和前述描述中详细地示出和描述，但是该附图和前述描述将视为在性质上是说明性而非限制性的，理解的是，仅示出和描述优选实施例，并且在本发明的精神内的所有变型和改型期望被保护。应当理解的是，虽然在以上描述中利用的词语(如可优选的、可优选地、优选的或更优选的)的使用指示如此描述的特征可为更合乎需要的，但是其可不为必要的，并且缺少该特征的实施例可设想为在本发明的范围内，范围由随后的权利要求限定。在阅读权利要求时，意图是在使用如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”的词语时，无意将权利要求限制于仅一个物品，除非在权利要求中明确地相反地说明。在使用语言“至少部分”和/或“部分”时，物品可包括部分和/或整个物品，除非明确地相反地说明。

除非另外指定或限制，否则用语“安装”、“连接”、“支承”和“联接”以及它们的变型被宽泛地使用，并且包含直接和间接的安装、连接、支承和联接。此外，“连接”和“联接”不局限于物理或机械的连接或联接。

Claims (11)

1.一种压缩机，所述压缩机包括：

压缩机壳体；

压缩室，其在所述壳体的第一端部和第二端部之间延伸；

入口端口，其在所述压缩室上游；

排放端口，其在所述压缩室下游；

阳螺杆转子和阴螺杆转子，它们在所述压缩室内可旋转地啮合在一起，所述螺杆转子能够操作用于压缩工作流体；

压缩袋，其由从所述入口端口和所述排放端口密封的所述压缩室中的区域限定；

体积比，其限定在所述压缩袋内，所述体积比在所述压缩室的所述第一端部近侧的进入区域处的1.0与所述压缩室的所述第二端部近侧的离开区域处的设计最大体积比之间变化；

第一润滑剂喷射器，其构造成将润滑剂以第一体积比喷射到所述压缩室中；以及

第二润滑剂喷射器，其构造成将润滑剂以第二体积比喷射到所述压缩室中，其中所述第二体积比大于所述第一体积比。

2.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于，所述压缩机系统还包括第三润滑剂喷射器，其构造成将润滑剂以与所述第一体积比和所述第二体积比不同的第三体积比喷射到所述压缩室中。

3.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于，所述压缩机系统还包括以所述第一体积比和所述第二体积比中的每个延伸穿过所述壳体的第一喷射端口和第二喷射端口。

4.根据权利要求3所述的压缩机系统，其特征在于，所述第一喷射端口定位成邻近所述阳螺杆转子或所述阴螺杆转子中的一个，并且所述第二喷射端口定位成邻近所述阳螺杆转子或所述阴螺杆转子中的另一个。

5.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于，喷射的润滑剂冲击到所述阳螺杆转子和所述阴螺杆转子中的一个或两者上，并且与所述压缩室中的压缩的工作流体混合。

6.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于，所述壳体包括横跨所述壳体的宽度延伸的主要润滑剂通道。

7.根据权利要求6所述的压缩机系统，其特征在于，所述主要润滑剂通道定位在邻近所述排放端口的所述壳体的所述第二端部近侧。

8.根据权利要求6所述的压缩机系统，其特征在于，所述压缩机系统还包括连接于所述主要润滑剂通道的主要润滑剂入口端口，所述主要润滑剂入口端口与润滑剂源流体连通。

9.根据权利要求6所述的压缩机系统，其特征在于，所述压缩机系统还包括与所述主要润滑剂通道流体连通的第一轴向润滑剂通道和第二轴向润滑剂通道。

10.根据权利要求9所述的压缩机系统，其特征在于，所述压缩机系统还包括分别从所述第一轴向润滑剂路径和所述第二轴向润滑剂路径中的每个延伸的一个或更多个润滑剂喷射器端口。

11.根据权利要求9所述的压缩机系统，其特征在于，所述压缩机系统还包括在所述第一轴向润滑剂通道和所述第二轴向润滑剂通道中的每个与所述主要润滑剂通道之间延伸的连接通路。

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